JP2016116623A - 圧電振動センサ - Google Patents
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
この脈波を検出する方法として、圧電素子を使用する方法や光学的に検出する方法等が実用化されている。圧電素子を使用する方法としては、ピエゾ型の圧電素子をセンサとして動脈上に配置し、動脈内部の圧力変化に伴う表皮の圧力変化(圧力による表皮の変位)から脈波や脈拍数を検出している。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ノイズを検知し難く、生体信号を感度良く測定可能な圧電振動センサを提供することを目的とする。
本発明の構成例は以下の通りである。
前記シールド層AおよびBがそれぞれ、絶縁層と導電層とを含み、該絶縁層が導電層よりも電極層側に存在する、
生体信号測定用の圧電振動センサ。
要件(I):前記シールド層AおよびBの静電容量のうち、一方の静電容量をCiとし、他方の静電容量をCiiとする場合であって、CiおよびCiiが、Ci≧Ciiの関係にある場合、下記式(1)で算出される静電容量の相違率が50%以下である
静電容量の相違率=|Ci−Cii|/Ci×100(%) ・・・(1)
[6] 前記多孔質フッ素樹脂層が、フッ素樹脂からなるファイバーから形成された不織布または織布を含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の圧電振動センサ。
[7] 前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである、[1]〜[6]のいずれかに記載の圧電振動センサ。
ファラデーゲージ法によって測定される前記シールド層Aの静電容量と前記シールド層Bの静電容量とが、以下の要件(I)を満たす、
生体信号測定用の圧電振動センサ。
要件(I):前記シールド層AおよびBの静電容量のうち、一方の静電容量をCiとし、他方の静電容量をCiiとする場合であって、CiおよびCiiが、Ci≧Ciiの関係にある場合、下記式(1)で算出される静電容量の相違率が50%以下である
静電容量の相違率=|Ci−Cii|/Ci×100(%) ・・・(1)
特に本発明によれば、測定部位に合わせた形状追随性に優れ、人体等の被測定対象由来および外部環境由来のノイズや、センサ構成に起因するノイズが低減され、脈波などの微弱な生体信号を精度良く検出することができ、持ち運び可能で、測定場所を選ばず外出先などにおいても容易に、被測定対象に強くセンサを押し当てなくても生体信号を測定することができる圧電振動センサを提供することができる。
本発明の生体信号測定用の圧電振動センサは、脈波、呼吸などの生体信号、特に脈波を検知するセンサであり、
(1)シールド層A、電極層、多孔質フッ素樹脂層を含む圧電層、電極層およびシールド層Bがこの順で積層され、前記シールド層AおよびBがそれぞれ、絶縁層と導電層とを含み、該絶縁層が導電層よりも電極層側に存在する、または、
(2)シールド層A、電極層、多孔質フッ素樹脂層を含む圧電層、電極層およびシールド層Bがこの順で積層され、ファラデーゲージ法によって測定される前記シールド層Aの静電容量と前記シールド層Bの静電容量とが、以下の要件(I)を満たす。
要件(I):前記シールド層AおよびBの静電容量のうち、一方の静電容量をCiとし、他方の静電容量をCiiとする場合であって、CiおよびCiiが、Ci≧Ciiの関係にある場合、下記式(1)で算出される静電容量の相違率が50%以下である
静電容量の相違率=|Ci−Cii|/Ci×100(%) ・・・(1)
これら従来公知の層が、本発明の圧電振動センサ中に2層以上含まれる場合には、それぞれ、同一の層であってもよく、異なる層であってもよい。
この電位差変化を、例えば、該電極に接続した導線を介して検知、さらには、チャージアンプ等の回路を介して増幅した後検知することで、電圧を出力することが可能となり、脈波信号を得ることができ、さらに、脈拍を算出することも可能である。
本発明の圧電振動センサは、電極層の両側にシールド層AおよびBを有する。
このようなシールド層を有することで、人体等の被測定対象由来および外部環境由来のノイズが低減され、脈波などの生体信号を精度良く検出することができ、測定場所を選ばず外出先などにおいても容易に、被測定対象に強くセンサを押し当てなくても微弱な生体信号を測定することができる圧電振動センサを得ることができる。
シールド層の圧縮強さは、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
また、シールド層の圧縮強さは、各シールド層に用いる材料、各シールド層を構成する層の厚みを調整することで、調整することができる。
要件(I):前記シールド層AおよびBの静電容量のうち、一方の静電容量をCiとし、他方の静電容量をCiiとする場合であって、CiおよびCiiが、Ci≧Ciiの関係にある場合、下記式(1)で算出される静電容量の相違率が好ましくは50%以下であり、より好ましくは20%以下である。
静電容量の相違率=|Ci−Cii|/Ci×100(%) ・・・(1)
シールド層の静電容量は、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
また、シールド層の静電容量は、各シールド層を構成する材料や、積層面の面積、層の厚みを調整することで、調整することができる。
前記シールド層AやBがシート状である場合、それぞれの層の厚さは、用いる用途等に応じて適宜調整すればよく、特に制限されないが、測定部位に合わせた形状追随性を有するような厚さであることが好ましく、例えば5μm〜10mmであり、好ましくは10μm〜3mmである。
なお、本発明の圧電振動センサは、前記シールド層を構成する絶縁層および導電層以外の絶縁層および導電層を含んでいてもよいが、この場合、電極層に最も近い絶縁層および導電層からなる層をシールド層という。
前記絶縁層は、絶縁性を有すればよく、特に制限されない。
前記絶縁層は、従来公知の方法で、導電層や電極層上に形成してもよく、予め形成したフィルムを用いてもよい。
本発明の圧電振動センサにおいて、前記シールド層が絶縁層を含み、前記シールド層Aを被測定対象側とし、前記シールド層Bを外部環境側とする場合、シールド層Aに含まれる前記絶縁層は、被測定対象からの脈波などの生体信号の伝達を妨げることのない厚みであることが好ましい。
前記シールド層は、導電層を含むことが好ましく、このような導電層を絶縁層とともに含むことで、人体等の被測定対象由来および外部環境由来の電磁波等のノイズの影響を圧電層が受けることを抑制することができるため、ノイズが低減され、脈波などの生体信号を精度良く検出することができる圧電振動センサを得ることができる。
前記導電層の形状、大きさ、厚みは、所望の用途に応じて適宜選択すればよく、特に制限されない。
前記導電層は、従来公知の方法で形成すればよい。
前記電極層は、電気伝導性を有すればよく、特に制限されない。
前記電極層の形状、大きさ、厚みは、所望の用途に応じて適宜選択すればよく、特に制限されない。
本発明の圧電振動センサは、圧電層とシールド層Aとの間および圧電層とシールド層Bとの間に電極層を有することで、生体信号を容易に電気信号に変換できるセンサを得ることができる。
前記電極層は、従来公知の方法で、圧電層やシールド層に含まれ得る絶縁層上に形成すればよい。
金属(合金)、金属酸化物、金属硫化物としては、リチウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、アンチモン、錫、銀、金、銅、ニッケル、パラジウム、白金、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、コバルト、これらの合金、これらの酸化物、これらの複合酸化物、これらの硫化物が挙げられる。特に好適には、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、銀などが挙げられる。
導電性炭化物としては、カーボンブラック、黒鉛、活性炭、炭素繊維、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)、ダブルウォールカーボンナノチューブ(DWCNT)、マルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)、カーボンナノシート(グラフェンシート)などが挙げられる。
導電性高分子としては、ポリ(エチレン−3,4−ジオキシチオフェン)、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体などが挙げられる。
前記圧電層は、多孔質フッ素樹脂層を含めば特に制限されず、従来公知の層などを含んでいてもよい。前記圧電層には、1層の多孔質フッ素樹脂層を含んでもよく、層を構成する成分や、層内の多孔形状や空孔率、厚みなどが異なる2層以上の多孔質フッ素樹脂層を含んでもよい。用いる多孔質フッ素樹脂層は、該層内部または表面に、多孔質となる細孔以外の空隙を有していてもよく、2層以上の多孔質フッ素樹脂層を含む場合、これらの層間に空隙を有していてもよい。
また、本発明における多孔質フッ素樹脂層としては、多孔質フッ素樹脂層を用いて得られる層のみならず、2層以上の非多孔性のフッ素樹脂層(該層内部または表面に、多孔質となる細孔以外の空隙を有していてもよい)を、層間に空隙を有するように積層することで得られる積層体であってもよい。
また、前記圧電層は、多孔質フッ素樹脂層と表面被覆層との間に中間層を有していてもよい。
前記表面被覆層、中間層、従来公知の層は、前記圧電層中に、それぞれ1層含まれていてもよく、層を構成する成分や厚みなどが異なる2層以上が含まれていてもよい。
圧電層がシート状である場合、その厚さは、用いる用途等に応じて適宜調整すればよく、特に制限されないが、例えば10μm〜10mmであり、好ましくは50μm〜5mmである。
本発明の圧電振動センサにおいて、多孔質フッ素樹脂層は、圧電材料として用いられ、脈波等の生体信号を電力に変換することで生体信号を検知する役割を果たす。
前記多孔質フッ素樹脂層は、微小応力への電荷応答性が高く、生体信号検知能が高いため、この多孔質フッ素樹脂層を用いることで、生体信号検知能に優れ、可撓性が大きく測定部位に合わせた形状追随性に優れ、耐衝撃性に優れ、軽量である圧電振動センサを得ることができる。さらに、多孔質フッ素樹脂層は、薄膜化や大面積化等の任意の形状への成形性が容易であるため、所望の用途に応じて任意の形状の圧電振動センサを製造することができる。例えば、前記薄膜化によって、多孔質フッ素樹脂層における微小応力伝達性が高まることにより、生体信号といった微小応力への感度が高まると考えられる。
例えば、前記多孔質フッ素樹脂層としては、高い圧電率を長期に亘って保持できるという観点から、マトリックス樹脂と電荷誘起性中空粒子(中空粒子の少なくとも一部の表面に導電性物質が付着した粒子)とを含む構造体であってもよい。
空孔率=(樹脂の真密度−見掛けの密度)×100/樹脂の真密度
多孔質フッ素樹脂層がシート状である場合、その厚さは、特に制限されないが、例えば1μm〜1mmであり、好ましくは10μm〜500μmである。
繊維径変動係数=標準偏差/平均繊維径
前記不織布および織布の厚さは、通常1μm〜1mm、好ましくは10μm〜500μmである。
前記目付および厚さは、紡糸時間を長くする、紡糸ノズル数を増やすなどにより、増大する傾向にある。
電界紡糸法を用いてフッ素樹脂からなるファイバーを形成する際には、例えば、前記フッ素樹脂および必要に応じて溶媒を含む紡糸液が用いられる。
PTFE、繊維形成剤および溶媒を含み、少なくとも50,000cPの粘度を有する紡糸液を提供するステップと;
紡糸液をノズルより紡糸し静電的牽引力によりファイバー化するステップと;
前記ファイバーをコレクター(例:巻き取りスプール)の上に集め、前駆体を形成するステップと;
前記前駆体を焼成して前記溶媒および前記繊維形成剤を除去することによってPTFEファイバーを形成するステップとを含む方法
前記ファイバーを用いて不織布を形成するには、ファイバーを形成する工程、および得られたファイバーをシート状に集積して不織布を形成する工程を、別途独立に行ってもよく、同時に行ってもよい。具体的には、例えば、電界紡糸法を用いてファイバーを形成する工程、および得られたファイバーをシート状に集積して不織布を形成する工程を同時に行ってもよいし、ファイバーを形成する工程を行った後に、湿式法により得られたファイバーをシート状に集積して不織布を形成する工程を行ってもよい。
ファイバーをシート状に製織する方法としては、従来公知の製織方法を用いることができ、ウォータージェットルーム、エアージェットルーム、レピアルームなどの方法が挙げられる。
前記多孔質フッ素樹脂層は、分極処理されたものであることが好ましい。
前記分極処理の方法としては、従来公知の方法を用いることができ、特に制限されないが、例えば、直流電圧印加処理や交流電圧印加処理等の電圧印加処理、およびコロナ放電処理が挙げられる。
前記圧電層は、長時間に亘って電荷を保持し、高い圧電率を保持する圧電層が得られるなどの点から、前記多孔質フッ素樹脂層の少なくとも一面に表面被覆層が積層された積層体が好ましい。このような表面被覆層は、多孔質フッ素樹脂層に保持された電荷が外部環境と電気的に接続して減衰するのを防止するように働くため、前記圧電層の圧電率の保持性に有効に機能すると考えられる。
体積抵抗率は、測定したい表面被覆層単体(フィルム)を用いて二重リング電極法に基づいて測定される。
比誘電率がこの範囲内にあれば、コロナ放電による電荷印加を行う場合には、その際に、誘電率が高い表面被覆層の内部に電荷が集中し、また、表面被覆層と多孔質フッ素樹脂層との界面にも電荷が保持されやすい傾向にある。さらに、保持された電荷は前記多孔質フッ素樹脂層中の中空構造に移動するために、圧電層全体としての電荷保持量が増大して、圧電率の初期値が向上すると考えられる。
前記圧電層は、多孔質フッ素樹脂層と表面被覆層との間に中間層を有していてもよい。また、前記圧電層が、2層以上の多孔質フッ素樹脂層を有する場合、これら層間に中間層を有していてもよい。
このような有機系材料としては、例えばPFA、FEP、PCTFE、ETFE、PVDF、ポリビニルフルオライド(PVF)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとビニリデンフルオライドとの共重合体(THV)、PTFE、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体(ECTFE)等の含フッ素系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系重合体;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネートアジペート等のポリエステル系重合体;6−ナイロン、6,6−ナイロン、11−ナイロン、12−ナイロン、アラミド等のポリアミド類;ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ビスマレイミド等のイミド系樹脂;ポリカーボネートやシクロオレフィン類等のエンジニアリングプラスチック類などの熱可塑性樹脂、または、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ケイ素系樹脂、ポリイミド、アルキド樹脂、フラン樹脂、ジクロペンタジエン樹脂、アクリル樹脂、アリルカーボネート樹脂等の熱硬化性樹脂などを用いることができ、さらに前記有機ポリマーの発泡体、延伸多孔質膜、不織布、織布またはゲル状・ゴム状体などを用いることもできる。
この場合の前記中間層と前記表面被覆層および/または前記多孔質フッ素樹脂層との弾性率の差は、通常10MPa以上、好ましくは50MPa以上である。この範囲にあれば、前記圧電層の圧縮時に非線形の変形が起こりやすい点で好ましい。
本発明の圧電振動センサは、前記シールド層A、電極層、多孔質フッ素樹脂層を含む圧電層、電極層およびシールド層Bをこの順で積層すれば、その製造方法は特に制限されず、電極層上に直接シールド層を形成することで製造してもよいし、シールド層A上に直接電極層、圧電層、電極層およびシールド層Bを形成することで製造してもよいし、予め作成した電極層、圧電層およびシールド層を従来公知の方法で積層することで製造してもよい。また、必要により、これらの層以外の層を所望の位置に積層することで製造してもよい。
以下で得られた多孔質フッ素樹脂シートの空孔率は、下記方法に基づいて測定した。
多孔質フッ素樹脂シートを4cm角(縦4cm、横4cm)に切り出した試験片の重量と、マイクロメーター(LITEMATIC VL−50、(株)ミツトヨ製)により測定された厚さを用いて算出された見掛けの密度を用いて、空孔率を下記式により算出した。
(PTFEの真密度−見掛けの密度)×100/PTFEの真密度
以下で得られた多孔質フッ素樹脂シートの弾性率は、インデンテーションテスター(エリオニクス社製、ENT−2100)を用いて測定した。
以下で得られたPTFEファイバーの平均繊維径の測定は、下記多孔質フッ素樹脂シートについて、無作為にSEM観察の領域を選び、この領域をSEM観察(装置:S−3400((株)日立ハイテクノロジーズ製)、倍率10000倍)して無作為に20本の繊維を選び、これらの繊維の測定結果に基づいて、平均繊維径(算術)、繊維径標準偏差および繊維径変動係数を算出した。
繊維径変動係数は、以下の式より算出した。
繊維径変動係数=繊維径標準偏差/平均繊維径
以下で得られた表面被覆層の体積抵抗率は、表面被覆層単体を用いて二重リング電極法に基づいて測定した。
<圧電層の作製>
特表2012−515850号公報に記載の電界紡糸法により、PTFEファイバーをシート状に集積し、厚さ60μmのPTFE不織布(空孔率80%、弾性率6MPa、平均繊維径1.3μm、繊維径標準偏差0.4、繊維径変動係数0.3)からなる多孔質フッ素樹脂シートを製造した。
分極処理した圧電層の表裏面に、スパッタリングによりアルミニウムからなる電極層(厚さ0.5μm程度)をそれぞれ形成した。これらの電極層は互いに電気絶縁している状態である。
ポリエチレンフィルム(厚さ80μm)の表面にスパッタリングによりアルミニウムからなる導電層(厚さ0.5μm程度)を形成し、シールド層Aを得た。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ100μm)の表面にスパッタリングによりアルミニウムからなる導電層(厚さ0.5μm程度)を形成し、シールド層Bを得た。
シールド層AおよびBの静電容量を、ファラデーケージ(春日電機(株)製)を用いてファラデーケージ法により測定した。シールド層Aおよびシールド層Bの静電容量をそれぞれCAおよびCBとし、シールド層AおよびBの静電容量の相違率を下記式で算出した。なお、下記式中、CXは、CAとCBを比較した際に絶対値が大きい方の値とした。結果を表1に示す。
静電容量の相違率=|CA−CB|/CX×100(%)
シールド層AおよびBの積層方向の圧縮強さを以下のようにして測定した。
圧縮試験機(ミネベア(株)製)を用い、JIS K 7181(2011)に準拠して、シールド層AおよびBをその積層方向に圧縮し、10%歪み時の応力を測定した。
シールド層Aの圧縮強さに対するシールド層Bの圧縮強さ(圧縮強さの比=シールド層Bの圧縮強さ/シールド層Aの圧縮強さ)を算出し、その結果を表1に示す。
電極層が形成された圧電層の両面にシールド層Aおよびシールド層Bを、それぞれポリエチレンフィルムおよびポリエチレンテレフタレートフィルムが電極層に接するように接着させた。なお、この接着の際には、電極層とシールド層Aとは、100℃/0.3MPa/10分の条件で熱接着し、電極層とシールド層Bとは、180℃/0.3MPa/10分の条件で熱接着した。
実施例1において、シールド層Aおよびシールド層Bを作製・積層しなかった以外は実施例1と同様にして、圧電振動センサを作製した。表2に得られた圧電振動センサの構成をその積層順に示す。
実施例1および比較例1にて作製したそれぞれの圧電振動センサの2つの電極層と、オシロスコープとを、ケーブル、チャージアンプおよびノイズフィルタを介して接続し、シールド層Aの導電層およびシールド層Bの導電層をそれぞれグランドに接続した。次に、シールド層Aが人体側となるように圧電振動センサを手首の動脈部上に固定した。この状態で静置することにより、脈動によって生じる振動を圧電振動センサにより電気信号に変換することで検知し、オシロスコープ画面に脈波派形を表示させた。この時得られた脈波派形をそれぞれ図1(実施例1)および図2(比較例1)に示す。
この結果から、シールド層を有さない圧電振動センサでは、人体および外部環境由来のノイズやセンサ構成に起因するノイズが大きく検知され、生体信号(脈波)を観測することができなかった。一方で、本発明の圧電振動センサによれば、ノイズを検知し難く、脈波(PQRST波)等の生体信号を感度良く測定可能であることが分かった。
Claims (9)
- シールド層A、電極層、多孔質フッ素樹脂層を含む圧電層、電極層およびシールド層Bがこの順で積層され、
前記シールド層AおよびBがそれぞれ、絶縁層と導電層とを含み、該絶縁層が導電層よりも電極層側に存在する、
生体信号測定用の圧電振動センサ。 - 前記シールド層Aの圧縮強さより、前記シールド層Bの圧縮強さの方が大きい(なお、圧縮強さはJIS K 7181(2011)に準拠して測定される)、請求項1に記載の圧電振動センサ。
- ファラデーゲージ法によって測定される前記シールド層Aの静電容量と前記シールド層Bの静電容量とが、以下の要件(I)を満たす、請求項1または2に記載の圧電振動センサ。
要件(I):前記シールド層AおよびBの静電容量のうち、一方の静電容量をCiとし、他方の静電容量をCiiとする場合であって、CiおよびCiiが、Ci≧Ciiの関係にある場合、下記式(1)で算出される静電容量の相違率が50%以下である
静電容量の相違率=|Ci−Cii|/Ci×100(%) ・・・(1) - 前記シールド層Aおよび/または前記シールド層Bの、電極層側とは反対側の少なくとも一部に絶縁層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電振動センサ。
- 前記多孔質フッ素樹脂層が、分子および結晶構造に起因する双極子をもたない樹脂からなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電振動センサ。
- 前記多孔質フッ素樹脂層が、フッ素樹脂からなるファイバーから形成された不織布または織布を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧電振動センサ。
- 前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧電振動センサ。
- 前記多孔質フッ素樹脂層または前記圧電層が分極処理されたものである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の圧電振動センサ。
- シールド層A、電極層、多孔質フッ素樹脂層を含む圧電層、電極層およびシールド層Bがこの順で積層され、
ファラデーゲージ法によって測定される前記シールド層Aの静電容量と前記シールド層Bの静電容量とが、以下の要件(I)を満たす、
生体信号測定用の圧電振動センサ。
要件(I):前記シールド層AおよびBの静電容量のうち、一方の静電容量をCiとし、他方の静電容量をCiiとする場合であって、CiおよびCiiが、Ci≧Ciiの関係にある場合、下記式(1)で算出される静電容量の相違率が50%以下である
静電容量の相違率=|Ci−Cii|/Ci×100(%) ・・・(1)
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018002913A (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 株式会社ハッピージャパン | β型ポリフッ化ビニリデン膜付基材及びその製造方法、並びにβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサ及びその製造方法 |
JP2018182251A (ja) * | 2017-04-21 | 2018-11-15 | 日本バルカー工業株式会社 | 圧電積層体の製造方法および圧電積層体 |
WO2019064708A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ヤマハ株式会社 | 生体センサ |
JPWO2018168145A1 (ja) * | 2017-03-16 | 2019-11-21 | ヤマハ株式会社 | 生体振動センサー |
JPWO2018168143A1 (ja) * | 2017-03-14 | 2019-12-19 | ヤマハ株式会社 | 生体振動センサー、生体振動検出システム、生体振動検出方法及び振動検出素子 |
CN114224306A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-25 | 煤炭科学研究总院 | 心率检测传感器、防护服和传感器的制作方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5485584A (en) * | 1977-09-05 | 1979-07-07 | Terumo Corp | Transducer for measuring frequency of respiration and pulse rate and device for measuring same |
JP2004177818A (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | Yamaha Corp | 弦楽器用の圧電変換装置、弦楽器用の駒及び弦楽器 |
JP2009053109A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 圧電フィルムセンサ |
US20130088124A1 (en) * | 2010-06-22 | 2013-04-11 | Japan Science And Technology Agency | Physical quantity sensor and process for production thereof |
JP2013162050A (ja) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フッ素樹脂フィルム製圧電素子 |
-
2014
- 2014-12-19 JP JP2014257361A patent/JP6467217B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5485584A (en) * | 1977-09-05 | 1979-07-07 | Terumo Corp | Transducer for measuring frequency of respiration and pulse rate and device for measuring same |
JP2004177818A (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | Yamaha Corp | 弦楽器用の圧電変換装置、弦楽器用の駒及び弦楽器 |
JP2009053109A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 圧電フィルムセンサ |
US20130088124A1 (en) * | 2010-06-22 | 2013-04-11 | Japan Science And Technology Agency | Physical quantity sensor and process for production thereof |
JP2013162050A (ja) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フッ素樹脂フィルム製圧電素子 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018002913A (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 株式会社ハッピージャパン | β型ポリフッ化ビニリデン膜付基材及びその製造方法、並びにβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサ及びその製造方法 |
JPWO2018168143A1 (ja) * | 2017-03-14 | 2019-12-19 | ヤマハ株式会社 | 生体振動センサー、生体振動検出システム、生体振動検出方法及び振動検出素子 |
JPWO2018168145A1 (ja) * | 2017-03-16 | 2019-11-21 | ヤマハ株式会社 | 生体振動センサー |
JP2018182251A (ja) * | 2017-04-21 | 2018-11-15 | 日本バルカー工業株式会社 | 圧電積層体の製造方法および圧電積層体 |
WO2019064708A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ヤマハ株式会社 | 生体センサ |
CN114224306A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-25 | 煤炭科学研究总院 | 心率检测传感器、防护服和传感器的制作方法 |
CN114224306B (zh) * | 2021-11-11 | 2024-03-22 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 心率检测传感器、防护服和传感器的制作方法 |
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